Antibiootikumiresistentsuse levikuteed (ABRESIST)
Projekti kogumaksumus: 544 360 €, sellest toetus 517 142 €
Projekti kestus: 01.02.2012-31.05.2015 (40 kuud)
Juhtpartner: Tartu Ülikool
Koostööpartner: Eesti Maaülikool
Vastutav täitja: Tanel Tenson, Tartu Ülikooli loodus- ja tehnoloogiateaduskonna tehnoloogiainstituut, professor
Projekti töörühma kuulus 12 Tartu Ülikooli ja Eesti Maaülikooli töötajat, sealhulgas viis doktoranti. Lisaks olid lühiajaliselt tööl inimesed, kes abistasid proovide kogumisel ja tüvede isoleerimisel.
Eesmärk
Antibiootikumiresistentsuse (ABR) ja selle levikuteede tuvastamine inimeste, loomade ning keskkonna koosmõju silmas pidades. Seejuures mõistetakse resistentsuse ülekandena nii bakterite kui ka resistentsusgeenide ülekannet. Andmebaasi ja biopanga loomine, mis ühelt poolt võimaldaks koguda ja säilitada bakteritüvede geneetiliste markerite informatsiooni koos üksikasjaliku taustateabega, teisalt sisaldaks baktereid ja nende DNAd. Kõiki asjasse puutuvaid valdkondi (meditsiin, veterinaaria, põllumajandus, toiduohutus, keskkonna mikrobioloogia) hõlmava ühtse ABRi seiresüsteemi loomine ning ABRi levikut pidurdavate strateegiate väljatöötamine.
Mida tehti?
Projekti tegevused jagunesid kolme suuna vahel.
1. Proovide kogumine inimestelt, loomadelt ja keskkonnast
Võimaldamaks võrdlusi teiste Euroopa riikidega, koguti projekti käigus üldtunnustatud probleemseid haigustekitajaid, mis võivad kuuluda inimese ja loomade normaalsesse mikrobiootasse ning fekaalse reostuse korral sattuda väliskeskkonda. Tinglikult patogeensed geenid võivad olla resistentsete geenide reservuaariks ning nende infektsioonide korral tekivad probleemid inimeste ja loomade ravimisel. Kõige sagedamad tinglikud patogeensed resistentsed haigustekitajad on vankomütsiiniresistentsed enterokokid (VRE), metitsilliini resistentne Staphylococcus aureus (MRSA) ja teised Staphylococcus’e perekonna liigid, karbapeneemi resistentsed Psudomonas aeruginosa tüved ning laienenud substraadi-spetsiifikaga β-laktamaase tootvad bakterid (ESBL), peamiselt Escherichia coli ja Klebsiella pneumoniae tüved. Sellest tulenevalt koguti hospitaliseeritud patsientidelt (proovid verest ja väljaheitest), sigadelt (rooja- ja ninaneeluproovid), koertelt (proovid nahalt ja/või kõrvast) fenotüübiliselt resistentseid infektsioonitekitajaid järgmiselt: Pseudomonas aeruginosa tüvesid 215, Escherichia coli ja Klebsiella pneumonia tüvesid kokku 610, Staphylococcus aureus’e tüvesid 198 ja Enterococcus’e tüvesid 25 ühikut. Kuna vankomütsiiniresistentseid enterokokke leiti oodatust vähem, jäi see bakterigrupp andmestikus planeeritust väiksemaks. Samas osutus laiendatud spektriga beetalaktamaase tootev Escherichia coli oodatust suuremaks probleemiks, mistõttu koguti ka plaanitust rohkem proove. Kõik kogutud tüved analüüsiti ja säilitati.
2. Tüvede genotüpiseerimine ja resistentsusgeenide analüüs
ABRi levikuteede väljaselgitamiseks genotüpiseeriti kõik kogutud tüved. Algselt oli ennekõike raha-listel kaalutlustel plaanis kasutada MLST (Multilocus Sequence Typing) metoodikat, ent kuna projekti elluviimise jooksul langesid oluliselt DNA sekveneerimise hinnad, otsustati üle minna täisgenoomide sekveneerimisele. Sekveneerimise strateegia muutuse tõttu muudeti ka resistentsusgeenide analüüsi metoodikat ja algul kavandatud polümeraasi ahelreaktsioonile (PCR) tuginevate testide tegemise asemel analüüsiti saadud järjestustest resistentsusgeene bioinformaatika vahenditega, kuna selline lähenemine on PCR-metoodikast märksa tõhusam.
3. Tüvede ja andmestiku säilitamise süsteemi loomine
Projekti käigus töötati välja tüvede ja andmestiku säilitamise süsteem, mis võimaldab Eestis kogutud andmeid võrrelda rahvusvaheliste andmestikega.
Tulemus
• Kõik kogutud bakteritüved analüüsiti ja säilitati. Tüvede genotüpiseerimiseks kasutati uudset genoomi sekveneerimise metoodikat. Tüvede suguluse ja resistentsusgeenide analüüsiks sobitati maailmas olemasolevaid bioinformaatika metoodikaid ning loodi ka uusi. Rajatud koostöövõrgustik suudab korraldada bakteritüvede edasist kogumist ja kiiret analüüsi vastavalt esile kerkivatele vajadustele. Selliseks vajaduseks on näiteks nakkuspuhangute analüüs.
• Projekti käigus leiti, et laiendatud spektriga beetalaktamaase tootvad Escherichia coli tüved on laialt levinud nii tervetel inimestel kui ka loomadel. Seejuures on tüved väga sarnased või identsed haigusi tekitavate tüvedega. Kandjate sagedus tavapopulatsioonis oli 6%, aga seafarmide personalil 27%. See viitab selgelt ühele viisile, mille kaudu resistentsus liigub loomakasvatusest inimesele. Inimeselt, loomadelt ja keskkonnast isoleeritud tüved olid üksteisega sarnased ka karbapeneemresistentse Pseudomonas aeruginosa puhul. Väga tihti olid peaaegu samad tüved isoleeritud inimestelt ja koertelt, mis jällegi viitab ühele selle bakteriliigi levikuteele. Vankomütsiiniresistentsete enterokokkide esinemissagedus oli nii meditsiinilistes kui ka loomakasvatusest pärinevates proovides madal.
• Projektiga seoses kaitsti kaks doktoritööd, kolm on valmimas.
Kokkuvõte ja soovitused jätkutegevusteks
Töötati välja metoodika bakteritüvede genotüpiseerimiseks, suguluse ja resistentsusgeenide analüüsiks. Seda metoodikat saab rakendada haiglates infektsioonikontrolli eesmärgil. Samuti on vaja jätkata uuringuid resistentsuse leviku jälgimiseks laiemalt. Hetkeolukorda analüüsinuna arvab projekti töörühm, et kriitilisemad haigusetekitajad on laiendatud spektriga beetalaktamaasiresistentne Escherichia coli ja haiglates üha sagedamini esile kerkiv Acinetocacter baumannii.
Lõppenud uuringus täheldati Escherichia coli ülekannet inimeste ja loomade vahel seafarmides ning Pseudomonas aeruginosa levikut inimeste ja koerte vahel. Paraku saadi analüüsida ainult väikest hulka võimalikest levikuteedest. Loomakasvatuses tuleks analüüsitavate loomaliikide hulka laiendada. Näiteks veiste puhul on töögrupil juba olemas tüvede kollektsioone, mida tuleks genotüpiseerida. Lõppenud projektist jäi vahendite piiratuse tõttu täielikult välja toidu analüüs. Kindlasti on tarvis koordineerivate tegevuste jätkumist. Need hõlmaksid teadlasi, valdkondlikke ministeeriume (Sotsiaal-, Maaelu- ja Keskkonnaministeerium) ning teemast huvitatud allasutusi. Regulaarselt võiksid toimuda seminarid ja ümarlauad ning antibiootikumide ja resistentsuse temaatilise võrgulehe https://sisu.ut.ee/amr/ täiendamine. Olulisi teemasid on mitmeid, näiteks järgmised.
• Resistentsuse leviku tõkestamise strateegiad peaksid olema valdkondade vahel koordineeritud.
• Seire metoodikad peaksid olema valdkondade vahel ühtlustatud. Näiteks praegu kasutavad haiglalaborid ja veterinaar- ning toidulaborid bakteritüvede antibiootikumitundlikkuse määramiseks erinevaid metoodikaid.
• Mitmete analüüside, näiteks genotüpiseerimise puhul annaks töö efektiivsuses ja hinnas võitu üleriigilise kompetentsikeskuse loomine. Küsimus on, kas selline keskus luua ja kui luua, siis milline see võiks olla.